Co je to generátor plynu?

Je to jako vtip. Ale těm, kteří ve 30. letech pracovali v těžbě dřeva v tajze, do smíchu nebylo. Bez benzínu – jezdili jsme na dřevo. A tato technologie se používá dodnes. Jak se tyto vozy staví? Pojďme se podívat na detaily.

Udělejme hned rezervaci: jezdí-li vůz na dřevo, neznamená to, že jde o parní lokomotivu bez kolejí. Nízká účinnost parního stroje s odděleným topeništěm, kotlem a dvojitými trojitými expanzními válci zanechala parní vozy mezi zapomenutou exotikou. A dnes budeme hovořit o dopravě „na dřevo“ se známými spalovacími motory, motory, které v sobě spalují palivo.

Natlačit dřevo (nebo něco podobného) do karburátoru místo benzinu se samozřejmě ještě nikomu nepodařilo, ale nápad získávat hořlavý plyn ze dřeva přímo na palubě auta a přidávat ho do lahví, jak se palivo zachytilo po mnoho let. Hovoříme o automobilech na plyn, automobilech, jejichž klasické spalovací motory jezdí na generátorový plyn, který se získává ze dřeva, organických briket nebo uhlí. Mimochodem, takové stroje také neodmítají obvyklé kapalné palivo – mohou také běžet na benzín.

Auto s plynovým generátorem. Foto wikipedia.org

Svatá prostoto

Produkční plyn je směs plynů sestávající převážně z oxidu uhelnatého CO a vodíku H2. Takový plyn lze získat spalováním dřeva umístěného v silné vrstvě za podmínek omezeného množství vzduchu. Na tomto jednoduchém principu funguje automobilový plynový generátor, v podstatě jednoduchá jednotka, ale objemná a konstrukčně komplikovaná dalšími systémy.

Kromě vlastní výroby generátorového plynu jej automobilová generátorová jednotka také ochlazuje, čistí a mísí se vzduchem. V souladu s tím návrh klasické instalace zahrnuje samotný generátor plynu, hrubé a jemné filtry, chladiče, elektrický ventilátor pro urychlení procesu zapalování a potrubí.

Beru s sebou rafinerii

Nejjednodušší plynový generátor má podobu svislého válce, do kterého se téměř nahoru nakládá palivo – palivové dřevo, uhlí, rašelina, lisované pelety atd. Spalovací zóna je umístěna níže, právě zde, ve spodní vrstvě hořícího paliva, vzniká vysoká teplota (až 1 stupňů Celsia), nezbytná pro separaci budoucích složek palivové směsi – oxidu uhelnatého CO a vodíku. H500 – z horních vrstev. Dále horká směs těchto plynů vstupuje do chladiče, což snižuje teplotu, čímž se zvyšuje specifický obsah kalorií v plynu. Tato poměrně velká jednotka musela být obvykle umístěna pod karoserií vozu. Filtr-čistič umístěný vedle proudu plynu odstraňuje nečistoty a popel z budoucí palivové směsi. Dále je plyn posílán do směšovače, kde je spojen se vzduchem a finálně připravená směs je posílána do spalovací komory motoru automobilu.

Schéma vozu ZIS-21 s generátorem plynu

Jak je vidět, systém výroby paliva přímo na palubě náklaďáku nebo auta zabíral poměrně dost místa a hodně vážil. Ale hra stála za svíčku. Díky vlastnímu – a také bezplatnému – palivu si podniky nacházející se stovky a tisíce kilometrů od palivových základen mohly dovolit vlastní autonomní dopravu. Po dlouhou dobu tato výhoda nemohla zastínit všechny nedostatky vozidel na výrobu plynu a bylo jich mnoho:

— výrazné snížení počtu najetých kilometrů na jedno natankování;
— snížení nosnosti vozidla o 150–400 kg;
— zmenšení užitečného objemu těla;
— obtížný proces „doplňování paliva“ do generátoru plynu;
— další soubor běžných údržbářských prací;
— spuštění generátoru trvá 10-15 minut;
– výrazné snížení výkonu motoru.

ZiS 150UM, experimentální model s vyvíječem plynu NAMI 015UM

V tajze nejsou žádné čerpací stanice

Dřevo bylo vždy hlavním palivem pro vozidla na plyn. Především samozřejmě tam, kde je palivového dříví dostatek – při těžbě dřeva, v nábytkářství a stavební výrobě. Tradiční dřevozpracující technologie pro průmyslové využití dřeva v době rozkvětu „plynových plynů“ bylo asi 30 % hmoty lesa uvolněno do odpadu. Používaly se jako pohonné hmoty pro automobily. Je zajímavé, že pravidla pro provoz domácích „plynovačů“ přísně zakazovala použití průmyslového dřeva, protože zde bylo množství odpadu z lesního průmyslu. Pro plynové generátory byly vhodné měkké i tvrdé dřeviny.

Jediným požadavkem je, aby na klínech nebyla hniloba. Jak ukazují četné studie provedené ve 30. letech ve Vědeckém institutu pro automobily a traktory SSSR, jako palivo se nejlépe hodí dub, buk, jasan a bříza. Hrudky, kterými se topily kotle na plynové generátory, měly nejčastěji obdélníkový tvar o straně 5-6 centimetrů. Zemědělský odpad (sláma, plevy, piliny, kůra, šišky atd.) se lisoval do speciálních briket a „plnily“ se jimi i vyvíječe plynu.

Za hlavní nevýhodu „gasgenů“, jak jsme již řekli, lze považovat nízký kilometrový nájezd na jedno natankování. Jeden náklad dřevěných polen na sovětských nákladních automobilech (viz níže) tedy nestačil na více než 80-85 km. Vzhledem k tomu, že návod k obsluze doporučuje „tankování“, když je nádrž prázdná z 50-60 %, je ujetá vzdálenost mezi doplňováním snížena na 40-50 km. Za druhé, samotná instalace, která vyrábí generátorový plyn, váží několik set kilogramů. Kromě toho motory běžící na tento plyn produkují o 30-35% nižší výkon než jejich benzínové protějšky.

Opravy automobilů na palivové dříví

Vozy musely být upraveny pro provoz na plynový generátor, ale změny nebyly závažné a byly někdy k dispozici i mimo továrnu. Jednak byl zvýšen kompresní poměr v motorech, aby ztráta výkonu nebyla tak výrazná. V některých případech bylo dokonce použito přeplňování turbodmychadlem pro zlepšení plnění válců motoru. Mnoho „zplynovaných“ automobilů bylo vybaveno elektrickým generátorem se zvýšenou účinností, protože k vhánění vzduchu do topeniště byl použit poměrně výkonný elektrický ventilátor.

Pro zachování trakčních vlastností, zejména u nákladních vozidel, se sníženým výkonem motoru byly převodové poměry zvýšeny. Rychlost pohybu klesla, ale pro auta používaná v divočině a jiných pouštních a odlehlých oblastech to nemělo rozhodující význam. Aby se kompenzovala změna rozložení hmotnosti v důsledku generátoru těžkého plynu, bylo u některých vozů zesíleno zavěšení.

Kromě toho bylo kvůli objemnosti „plynového“ zařízení částečně nutné přestavět vůz: změnit, přesunout nákladní plošinu nebo vyříznout kabinu nákladního automobilu, opustit kufr, přesunout výfukový systém.

Zlatá éra „gasgenu“ v SSSR a v zahraničí

Rozkvět automobilů na výrobu plynu nastal ve 30-40 letech minulého století. Současně v několika zemích s velkými potřebami automobilů a malými prokázanými zásobami ropy (SSSR, Německo, Švédsko) začali inženýři z velkých podniků a vědeckých ústavů vyvíjet vozidla na dřevo. Sovětští specialisté byli úspěšnější při vytváření nákladních automobilů.

Od roku 1935 až do samého začátku Velké vlastenecké války v různých podnicích ministerstva lesního průmyslu a Gulagu (hlavní ředitelství táborů, bohužel, realita té doby), GAZ-AA „jeden a půl“ a „třítunové“ ZIS-5, stejně jako autobusy na nich založené, byly přestavěny na práci se dřevem. Také verze nákladních automobilů s plynovými generátory byly vyráběny v samostatných sériích samotnými výrobci vozidel. Například sovětští autohistorici uvádějí číslo 33 840 – tolik bylo vyrobeno „jeden a půl“ GAZ-42 na výrobu plynu. V Moskvě bylo vyrobeno více než 13 tisíc kusů plynového generátoru ZIS modelů ZIS-21 a ZIS-16.

Během předválečného období sovětští inženýři vytvořili více než 300 různých verzí jednotek generátoru plynu, z nichž 10 dosáhlo sériové výroby. Během války sériové továrny připravovaly výkresy zjednodušených instalací, které bylo možné vyrobit lokálně v autoservisech bez použití složitého zařízení. Podle vzpomínek obyvatel severních a severovýchodních oblastí SSSR se ve vnitrozemí až do 70. let dvacátého století nacházely kamiony na dřevo.

V Německu během druhé světové války byl akutní nedostatek benzínu. Konstrukční kanceláře dvou společností (Volkswagen a Mercedes-Benz) měly za úkol vyvinout verze svých populárních kompaktních vozů na plyn. Obě společnosti splnily úkol v poměrně krátké době. Do výrobní linky vstoupil Volkswagen Beetle a Mercedes-Benz 230. Zajímavostí je, že příplatková výbava sériových vozů nepřesáhla ani standardní rozměry „osobáků“. Volkswagen šel ještě dále a vytvořil prototyp „dřevěného“ armádního Volkswagenu Tour 82 („Kübelwagen“).

Volkswagen Tour 82

Stroje na spalování dřeva dnes

Naštěstí hlavní výhoda aut na plyn – nezávislost na síti čerpacích stanic – dnes přestala být relevantní. Ve světle moderních ekologických trendů se však do popředí dostala další výhoda aut na dřevo – provoz na obnovitelné palivo bez jakékoli chemické přípravy, bez dodatečné spotřeby energie na výrobu paliva. Jak ukazují teoretické výpočty a praktické testy, motor spalující dřevo svými emisemi škodí ovzduší méně než podobný motor, ale již běžící na benzín nebo naftu. Obsah výfukových plynů je velmi podobný emisím ze spalovacích motorů na zemní plyn.

Přesto téma aut na dřevo ztratilo svou dřívější oblibu. Jsou to především nadšení inženýři, kteří kvůli úspoře paliva nebo jako experiment přestavují svá osobní auta na generátorový plyn, aby nezapomněli na generátory plynu. V postsovětském prostoru jsou úspěšné příklady „gasgenů“ na bázi vozů AZLK-2141 a GAZ-24, nákladního auta GAZ-52, minibusu RAF-2203 atd. Podle konstruktérů mohou jejich výtvory cestovat do 120 km při rychlosti 80-90 km/h.

Například GAZ-2009, který v roce 52 předělali žitomirští inženýři na palivové dřevo, spotřebuje asi 50 kg dřevěných kusů na 100 km. Podle projektantů je potřeba palivové dřevo přikládat každých 75-80 km. Jednotka generátoru plynu, tradičně pro nákladní vozidla, je umístěna mezi kabinou a nástavbou. Po zapálení topeniště musí uplynout asi 20 minut, než se GAZ-52 začne pohybovat (v prvních minutách provozu generátoru nemá plyn, který produkuje, potřebné hořlavé vlastnosti). Podle výpočtů vývojářů je 1 km na dřevo 3-4krát levnější než na naftu nebo benzín.

Jednotka generátoru plynu GAZ-52

Jedinou zemí, kde se dnes hojně používají auta na dřevo, je Severní Korea. Kvůli naprosté globální izolaci je tam jistý nedostatek kapalného paliva. A palivové dřevo opět přichází na pomoc těm, kteří se ocitli v těžkých situacích.

Použití autonomních jednotek na výrobu energie je opodstatněné z ekonomického i praktického hlediska. Pro lidi žijící daleko od civilizace je však nákup a přeprava zemního plynu nebo kapalného paliva do jejich domovů poměrně nákladné a problematické. V takové situaci přichází k východu generátor plynu na dřevo. Pojďme analyzovat, co je toto zařízení, jak je uspořádáno a na jakém principu funguje, na jaké typy se dělí, jaké jsou jeho výhody a nevýhody, pravidla pro instalaci moderních modelů.

Generátor na dřevoplyn – co to je, zařízení, princip činnosti, použití

V autonomních instalacích pro výrobu elektřiny pro potřeby soukromého domu se používá spalovací motor. Může pracovat na benzín, naftu nebo zemní plyn. Pokud však jde o odlehlé oblasti, nebude dodávka takových paliv ekonomicky životaschopná a technicky obtížná.

Alternativním řešením problému v takové situaci je plynový generátor na dřevo. Motor takové jednotky je poháněn směsí plynů – především vodíku, oxidu uhelnatého, metanu a některých dalších uhlovodíků. Vznikají za speciálních podmínek při tepelném rozkladu dřeva, uhlí, rašeliny, organických látek a dalších vhodných druhů tuhých paliv.

Zařízení

Klasický domácí plynový generátor na dřevo se skládá z následujících hlavních součástí:

• Корпус. Je vyroben z oceli, může mít válcový nebo obdélníkový tvar. Namontované na speciálních nohách.

• Boot oddělení. Je umístěn a upevněn uvnitř pouzdra. Určeno pro plnění paliva přes speciální poklop, jehož okraje jsou opatřeny speciálním ohnivzdorným těsněním.
• Spalovací komora. Liší se tepelnou odolností a nachází se ve spodní části boty. Přímo spaluje palivo. Pro realizaci tepelného rozkladu pryskyřic je v jeho spodní části vybaveno speciální hrdlo. Uprostřed komory byly vytvořeny speciální otvory dmychadel, připojené k zařízení pro přívod vzduchu. Ten je vybaven zpětným ventilem, který zabraňuje uvolňování hořlavých plynů.
• Fan. Pokud je potřeba zvýšit účinnost a také zlepšit spalování některých druhů paliv nebo velmi vlhkého palivového dřeva, je modul rozvodu vzduchu navíc vybaven ventilátorem nebo turbínou – pro lepší přívod vzduchu do topeniště.
• Ohniště. Jsou instalovány ve spodní části spalovací komory. Jejich hlavním účelem je podpořit žhavé hoření uhlí a oddělit vyhořelou hmotu – sypání popela do speciální popelníkové nádoby umístěné níže.

• poklopy. Speciální hermeticky uzavřená víka – horní pro nakládání paliva se zařízením pro vyrovnávání tlaku uvnitř, boční pro nakládání do regenerační zóny a spodní pro odstraňování strusky.
• Plynovod. Odbočná trubka pro výstup vzniklé směsi plynů ze spalovací komory. Kvůli vysoké počáteční teplotě a potřebě chlazení pro další použití se provádí speciálně po prstencové trajektorii v dutině mezi tělem jednotky a nakládací komorou. To umožňuje nejen ochladit plyn, ale také předsušit palivo před vstupem do pece.
• Filtrační systém. Po opuštění komory vyžaduje plyn povinné čištění od sazí a jiných pevných suspendovaných částic. Proto se nejprve za horka přivádí na hrubý filtr a poté se již ochlazený podrobí jemnější filtraci.

Po dokončení se vyčištěná a ochlazená směs plynů přivádí do směšovací jednotky. Zde je plyn nasycen kyslíkem na požadovanou míru. Teprve poté se přivádí do spalovacího motoru.

Mechanismus účinku

Princip činnosti plynového generátoru na dřevo spočívá v tom, že při zvýšených teplotách (asi 1200-1500 °C) a nízké hladině kyslíku dřevo jako obvykle nehoří, ale doutná a uvolňuje generátorový plyn, který slouží jako palivo pro vnitřní spalovací motory. Mechanismus provozu zařízení je omezen na následující fázované procesy, které se vyskytují v odpovídajících zónách generátoru:

• Sušení paliva. Při teplotě cca 160-190°C dochází vlivem plynů procházejících prstencovým potrubím k sušení palivového dřeva umístěného v nejvyšší části nakládacího úseku.
• Suchá destilace. Ve střední části jednotky, kde úroveň vytápění dosahuje 450-500°C, dochází ke zuhelnatění dřeva. V důsledku toho vznikají kromě koksu pryskyřice, kyseliny a další produkty nízkoteplotního rozkladu paliva.
• Vypalování. V nejnižší části zařízení se při maximální teplotě 1100-1500°C spaluje zuhelnatělé palivo a produkty rozkladu na oxid uhličitý a oxid uhelnatý.

• Zotavení. Oxid uhličitý vzniklý a zahřátý ve spodní části stoupá na horký koks a interaguje s uhlíkem a vodou, v důsledku reakce se tvoří oxid uhelnatý a vodík.

Ve spalovací a redukční zóně vznikají nejen hořlavé plyny, ale i balastní plyny. První zahrnují oxid uhelnatý, vodík, metan a některé nenasycené uhlovodíky, druhé zahrnují oxid uhličitý, dusík, kyslík a vodní páru. Kromě toho surové spaliny obsahují mnoho inkluzí ve formě strusky, popela a organických kyselin. Před vpuštěním do spalovacího motoru je proto nutné jej důkladně vyčistit. K tomu se používají hrubé a jemné filtry.

přihláška

S vysoce kvalitním palivem, osvědčenou technologií a nuceným vzduchem dosahují plynové generátory na dřevo tak vysoké účinnosti, že jsou instalovány i na automobily. Jejich hlavní působností jsou však ve většině případů objekty a domy s dostatkem dřeva a obtížným přístupem k dalším druhům energetických zdrojů (elektřina, plyn, benzín, topný olej atd.).

Dřevogenerátory se používají v následujících případech:

1. Pro elektrifikaci domácností v odlehlých oblastech bez přístupu k rozvodným sítím.
2. Zajistit nepřetržitou dodávku elektřiny na zařízeních vysokého významu – vojenské, vědecké, lékařské základny.
3. V průmyslu – jako alternativní zdroj výroby elektřiny za přítomnosti přidruženého výrobního odpadu – dřevní štěpky, pilin, zbytků stavebních materiálů atd.

Dávejte pozor! Pro stabilní a vysoce výkonný provoz vyžaduje generátor naložení původně dobře vysušeného paliva. Takže použití surového palivového dřeva snižuje účinnost o 25%. Kromě toho se při doutnání surového dřeva tvoří žáruvzdorné pryskyřice, které rychle ucpávají potrubní systém, což již povede ke snížení účinnosti jednotky a vyžaduje časté čištění.

Výhody a nevýhody

Spalinový zplynovač pracující na dřevo se vyznačuje následující řadou výhod:

• Vysoká účinnost. Za doprovodných podmínek může hodnota dosáhnout 95 %.
• Až 25 hodin hoření na jednu záložku palivového dřeva.

• Kompletní spalování paliva, zajišťující minimální tvorbu odpadu a občasné čištění popelníku.
• Schopnost upravit výkon a automatizovat proces.
• Téměř úplná absence škodlivých emisí do atmosféry díky úplnému využití pyrolýzních plynů.
• Vysoký ekonomický výkon.
• U některých modelů jednotek možnost naložení čerstvě nařezaného a nevysušeného dřeva.
• Velké rozměry nakládací komory umožňují použití neštípaného palivového dříví až do délky 1 m.
• Možnost využití alternativních paliv – piliny, kůra, plast atd.
• Naprostá bezpečnost provozu.

Kromě toho, pokud není potřeba čistit směs plynů pro motor elektrického generátoru, lze jednotku použít k přímému ohřevu chladicí kapaliny, čímž je zajištěno ekonomické vytápění domu.

Mezi nevýhody plynové instalace na plyn vynikají následující:

• Vyšší, téměř 2krát, náklady na zařízení ve srovnání se standardními modely kotlů na tuhá paliva.

• Moderní jednotky pracují s nuceným oběhem vzduchu, proto jsou nestálé. Jednoduché instance mají nižší výkon.
• Při provozu pod 50 % výkonu se proces spalování stává nestabilním, což způsobuje zanášení potrubí dehtem.
• Pro stabilní provoz je nutná přísná kontrola teploty plynů. Pokud hodnota klesne pod 60°C, v plynovém potrubí se vytvoří kondenzát s následným ucpáním.
• Palivo se doplňuje ručně.
• Stabilita práce se projevuje při použití dobře vysušeného dřeva.

K poznámce! Výkon domácích generátorů na dřevoplyn nepřesahuje 15-20 kW. Zároveň je pro specifické provozní podmínky zvolena jednotka s rezervou tohoto parametru až 25 %. Při výběru je navíc nutné zohlednit dobu provozu, typ samotného generátoru a také druhy používaného paliva.

Odrůdy

Existují 3 hlavní typy generátorů na dřevoplyn:

Klasická verze jednotky. Provozuje uhlí, polokoks a antracit. Hlavní rozdíly:

1. Vzduch vstupuje do spalovací zóny zespodu přes rošt.
2. Příjem plynu se provádí shora.
3. Vlhkost z paliva neproniká do topeniště, proto musí být dodávána speciálně.

Popis videa

Video příklad plynového generátoru na dřevo:

Vysoký výkon je dán obohacením plynné směsi vodíkem vznikajícím při reakci s přiváděnou vodou.

Tato verze zařízení je schopna zpracovávat různé druhy paliv, při jejichž spalování vznikají pryskyřice. Jedná se především o palivové dříví a dřevěné uhlí a také různé odpady. Vlastnosti:

1. Vzduch je přiváděn do střední části – přímo do spalovací zóny.
2. Výstup plynu se provádí níže – přes popelník.

Výsledný plyn se přivádí k sušení a ohřevu paliva v nakládací komoře.

Rozdíl od výše uvedených možností je v tom, že zóna aktivity v ní je mnohem menší, což vede k kratší době spuštění a možnosti rychle změnit provozní režim. Charakteristické rysy díla se projevují v následujícím:

1. Vzduch je vháněn do spodní boční části.
2. Nasávání plynu se provádí přes mřížku sání plynu – naproti zařízení pro přívod vzduchu.

Důležité! Instalace generátoru plynu vyžaduje samostatnou místnost se speciálními specifikacemi. Jeho plocha by neměla být menší než 15 m2.

Popis videa

Videorecenze autonomního napájení na plynovém generátoru spalujícím dřevo:

Pravidla instalace

Při instalaci jednotek na výrobu plynu na dřevo se doporučuje dodržovat následující soubor pravidel:

• Instalace zařízení je povolena kdekoli v domě – sklep, sklep, v místnosti – i na ulici, při dodržení bezpečnostních předpisů a technických podmínek.
• Modely určené k nakládání dlouhého palivového dřeva se nejlépe instalují venku v blízkosti skladovacího prostoru paliva.
• Pro instalaci uvnitř domu je lepší zvolit možnost generátoru pelet. Vzhledem k tomu, že jejich skladování a provoz není spojen s tvorbou odpadků.
• V případě využití spalin k vytápění a jejich minimálnímu chlazení jsou potrubí do domu z jednotky instalované na ulici vedena v tepelné izolaci a pod zemí.

Doporučení! Plynové generátory vykazují maximální výkon při plném zatížení. Množství vyrobené energie je však nadměrně velké. Proto, abychom jej ušetřili například na vytápění, je nutné použít speciální tepelně izolované nádoby – akumulátory tepla.

Popis videa

Video o tom, jak funguje plynový generátor na dřevo:

Nejdůležitější znaky

Moderní modely generátorů na dřevoplyn jsou tak účinné, že je lze nainstalovat i na auto. Ve většině případů je to však úspěšný způsob, jak ušetřit na palivu pro odlehlé oblasti bydliště, kde kromě palivového dřeva neexistují žádné jiné typy energetických zdrojů a je nerentabilní je tam dodávat. Zjednodušeně se jednotka skládá z korpusu, přikládací komory, topeniště a popelníku. Princip jeho činnosti je založen na tepelném rozkladu dřeva nebo uhlí při nízkém obsahu kyslíku a následné redukci na oxid uhelnatý a vodík.

Spaliny se před vstupem do spalovacího motoru ochlazují, čistí a mísí s kyslíkem. Hlavní výhody plynových generátorů tohoto typu:

1. Velká účinnost.
2. Až 25 hodin hoření na jedno zatížení.
3. Kompletní spalování dřeva.
4. Nastavení výkonu.
5. Žádné škodlivé emise.
6. Ekonomické.
7. Možnost použití surového dřeva.
8. Provoz na jiné druhy paliva.
9. Security.
10. Velké objemy komor.

Nevýhodou je vysoká cena, energetická závislost moderních modelů, možnost zanášení, regulace teploty plynu, ruční nakládání, nutnost použití suchého paliva. V tomto případě existují 3 odrůdy – přímé, reverzní a horizontální. Každý z nich má své klady, zápory a vlastnosti aplikace. Instalace jednotky musí být provedena v souladu s předpisy.